利用自由电子生成纠缠波导光子对

纠缠光子对是未来量子光学通信与信息技术的关键资源。虽然传统上利用在体块非线性光学晶体中传播的高功率激光光来生成纠缠光子并将其路由到光学配置中，但由于已知材料本征非线性光学响应微弱以及光子耦合输入与输出相关的损耗，此类方案的效率较低。在此，我们提出一种利用自由电子直接在光波导内生成纠缠极化激子对的方案，其中未偏转电子的测得能量损失预示着生成了在能量和发射方向上纠缠的反向传播极化激子对。作为一个范例，我们研究了金属条带波导中等离极化激子的激发，在特定频率范围内，与单等离极化激子激发概率相比，其强烈增强了光与物质相互作用，从而导致双等离极化激子的生成。我们证明，在适当条件下，在最佳频率范围内检测到的电子能量损失能够可靠地指示在能量和动量上纠缠的等离极化激子对的生成。我们提出的方案可直接应用于其他类型的光波导，用于量子光学应用中纠缠光子对的原位生成。